无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究

传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境，容易导致采空区探测数据不完整，无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性，基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备，开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势，并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明：通过无人机三维激光扫描探测，使大红山铁矿Ⅱ1 矿体 775-1 采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。     

复杂采空区群稳定性数值分析及安全分级评价

采空区已成为影响矿山安全生产的重大隐患。为了准确分析复杂采空区群的稳定性,加强矿山对采空区群的安全管控,基于某矿山采空区群精细探测数据,采用Geomagic、Midas GTS与FLAC3D的耦合建模以及数值模拟分析方法,对复杂采空区群进行稳定性分析;同时,以采空区类型、岩石抗压强度和暴露面积等16项指标建立了复杂采空区群的安全分级评价体系,开展了复杂采空区群安全分级评价。结果表明：大矿体采空区上盘及东南方向顶板存在垮落隐患;五盘区采空区西北方向顶板“跳板状”围岩在残矿回采过程中将发生大幅形变;主采区各采空区相隔的间柱存在较大的应力集中现象。结合采空区安全分级评价结果,提出了各采空区的处理措施建议。研究结果为同类矿山的采空区稳定性分析和安全分级评价提供了借鉴。     

大型复杂采空区群的稳定性数值分析及隐患区域预测

大型采空区灾害存在突发性与破坏范围大等特点,如何对采空区灾害进行有效的预防和控制是采空区隐患治理的重要工作。以某矿山为背景,利用井下无人机三维激光扫描系统对采空区进行精细探测,并利用Geomagic对模型进行优化,然后利用FLAC3D进行采空区稳定性分析,确定了大型复杂采空区的隐患区域;将圈定的隐患区域与现场采空区实际冒落情况进行对比,验证了采空区空间结构演化结果与数值分析结果相吻合,证实了该数值分析方法的可靠性。最后基于采空区三维激光扫描结果,再次对采空区进行数值分析,重新圈定采空区的隐患区域。研究结果为矿山采空区安全隐患识别和治理措施的制定提供了科学依据。     

无人机三维激光扫描技术在地下采空区探测中的应用研究

传统采空区三维激光扫描技术受限于空区的复杂形态与探测作业环境,容易导致采空区探测数据不完整,无法精确获得采空区空间形态。为提高采空区三维激光扫描探测的可靠性,基于一种无人机平台搭载便携式三维激光扫描仪的飞行探测设备,开展无人机三维激光扫描技术在采空区探测中的应用研究。简述了无人机三维激光扫描的作业原理与优势,并在大红山铁矿进行了无人机三维激光扫描技术的空区探测应用。最后分析讨论了无人机三维扫描技术在采空区探测中的应用难点与挑战。结果表明：通过无人机三维激光扫描探测,使大红山铁矿Ⅱ1 矿体 775-1 采空区的点云数据更全面、更精确。无人机三维激光扫描技术可为采空区精确探测提供一种新手段。     

地下矿山无轨与有轨联合开采的采矿工艺耦合协同度评价

随着采矿技术的发展与先进采矿装备的应用，我国多数地下矿山逐渐转用无轨开采系统，但有轨开采系统并未完全废除，从而在某些开采区域形成无轨与有轨联合开采的形式。为评价无轨与有轨联合开采 所构成的复合采矿工艺系统的协同效应，基于耦合协同度评价理论与耦合协同度测度模型，以云南锡业股份有限公司地下矿山无轨与有轨联合开采区域为工程案例，构建了采矿工艺系统的耦合协同评价体系，从而开 展了耦合协同度评价研究。结果表明：云锡无轨与有轨协同采矿工艺系统的效益值T为0.65，耦合度C为0.80，耦合协同度D为0.72，系统的协同等级评定级别为“协同”。根据评价结果，进一步对云锡无轨与有轨联合 开采的采矿工艺提出了优化建议与措施，该评价模型和方法为其他采矿工艺协同度评价提供了一种新思路。     

基于三维激光扫描点云数据的地下巷道岩体结构面识别及稳定性分析

巷道围岩中发育的结构面对巷道稳定性有很大的影响,开展地下巷道的工程地质调查,精确获取地下巷道围岩结构面信息是巷道稳定性分析的关键。以云南大红山铁矿775 m 中段运输巷道为研究对象,采用三维激光扫描仪获取围岩结构面点云数据,并利用点云数据处理软件进行误差处理、坐标校正、结构面数据提取、点云拼接和过滤抽稀等内业数据处理工作,基于处理结果开展了统计分析;利用离散元软件3DEC建立了离散结构网络模型与地下巷道合成岩体模型,并对该巷道在自重及爆破振动作用下的失稳概率进行了数值模拟。结果表明：三维激光扫描技术可较好地获取巷道围岩的结构面信息,结合离散块体单元计算软件对巷道岩石块体的稳定性进行进一步分析,所分析区域的围岩自稳能力较好,但在爆破振动影响下失稳概率大幅增加,研究结果可为巷道的支护设计提供理论指导。     

基于无人机贴近测量的露天矿岩质边坡结构面自动识别

获取岩质边坡结构面特征是露天矿山开展边坡稳定性分析的关键工作,传统的工程调查手段容易受到边坡地形限制,存在作业风险高、效率低等问题。为高效、安全地获取露天矿岩质边坡的精确结构面特征,利用无人机倾斜测量与贴近摄影测量技术开展了露天岩质边坡测量工作,构建了边坡的精细三维点云模型。通过进行边坡点云数据滤波、特征值获取以及基于区域生长法的平面分割分析,实现了基于点云数据结构面参数的识别与提取,形成了一种基于无人机获取岩质边坡结构面的自动、高精度测量方法,并在攀枝花铁矿尖山矿区北部边坡开展了工程实例验证。研究表明:基于无人机测量获取符合工程精度要求的边坡三维点云数据,采用结构面自动识别方法可快速地从边坡点云数据中获取岩体结构面信息,为边坡稳定性分析与评价提供了基础数据。     

地下矿山两相邻矿体开采扰动关系与协同步距分析

对于金属矿床地下开采的两相邻矿体，从根本上弄清两相邻矿体之间的开采扰动关系与回采步距，对于实现矿产资源优化开采与地压安全管理具有重要意义。以往研究主要关注于开采顺序对围岩应力分布状态产生的影响，未从理论上对两相邻矿体间的扰动关系进行详细分析。基于协同开采理念，分析了不同倾角和不同矿层间距条件下两相邻矿体的开采扰动关系，给出了相应的协同步距计算公式，并结合山东会宝岭铁矿两急倾斜相邻矿体和云南斗南锰矿两缓倾斜相邻矿体开展了工程案例分析。研究表明：①水平-缓倾斜两相邻矿体仅存在下层矿体回采对上层矿体扰动关系1种类型，倾斜-急倾斜两相邻矿体存在无扰动关系、单一矿体扰动关系和两矿体相互扰动关系3种类型；②相应的协同步距计算公式由开采方式与矿体相关参数综合决定；③会宝岭铁矿的两急倾斜相邻矿体宜同步回采，云南斗南锰矿两缓倾斜相邻矿体的V8矿层应超前V7a矿层2个矿块回采。研究成果可为地下矿山两相邻矿体安全、高效、绿色、协同开采提供参考。     

三维激光扫描技术在地下巷道岩体结构面识别的应用

为了精确获取地下巷道的结构面信息,基于三维激光扫描技术,开展地下矿山巷道岩体结构面探测及识别研究。阐述了三维激光扫描系统及其原理、点云数据收集与处理、结构面信息提取的工作流程,并在云南锡业股份有限公司卡房分公司大白岩区域Ⅰ-51#矿群的1 430 m、1 440 m和1 450 m水平主巷道开展了三维激光扫描与结构面信息提取,最后将传统测量手段与三维激光扫描测量方式所获取的结构面数据进行对比分析。结果表明：在地下矿山巷道中,相比传统测量手段,三维激光扫描测量方式所获取的结构面数据更丰富、全面且准确。三维激光扫描技术可为地下矿山巷道岩体结构面工程调查提供一种高效、精确的测量手段。     

异氰酸对硝基苯酯的研制

论述了光气法合成异氰酸对硝基苯酯中试规模的试验,并对其分析方法作了介绍。异氰酸对硝基苯酷(以下简称IC且A)是合成速效杀鼠剂一“灭鼠优”和“灭鼠安”的重要中间体。国外报道了许多合成方